[发明专利]一种流场板和铁-铬液流电池

说明书

本发明公开了一种流场板和铁‑铬液流电池，包括电解质溶液进口、电解质溶液出口、限进流通道、限出流通道、分进流通道、分出流通道；电解质溶液出口与限出流通道连接，电解质溶液进口与限进流通道连接，限出流通道分流出至少两条分出流通道，限进流通道分流出至少两条分进流通道，分出流通道和分进流通道末端为盲端；分出流通道与分进流通道形成蛇形交叉结构或者平行交叉结构。本发明改善流体阻力分配，减少流体阻力，降低内部旁路电流损失，使得内部旁路电流损失控制在1％以内，进而改善电解质溶液在碳纸电极中的传质效果，于是可能会减小电极上的传质极化。

技术领域

本发明涉及新能源领域，特别涉及一种流场板和铁-铬液流电池。

背景技术

早在20世纪70-80年代美国国家航空航天局(NASA)的路易斯研究中心(LewisResearch Center)就对铁-铬(Fe/Cr)电池系统投入了大量的研究，克服了正负电极的电解质溶液透过电解质膜的混合难题和催化电极关键部件的制备，研制出了1kW的电池储能系统，充放电循环100次以后电池的效率仍在80％以上。之后将技术产权转入商业公司准备产品的开发，但是由于石油危机的减缓，该公司没有选择将这一技术进行进一步的发展。20世纪80年代的后期日本住友株式会社下关西电力公司报道了10kW级的电池系统具有了300次循环80％转换效率的性能。可能出于类似的原因，日本也没有在后来继续这方面的工作。随着新能源发电技术发展需求，最近该系统又重新在美国和西班牙、中国得到了重视。开始了Fe/Cr液流电池体系的研发与技术产品的商业示范和应用。

显然，在铁-铬液流电池系统产品中，最重要的设备是电池堆，其作用就是将电能转化为化学能储存在电解质溶液中，然后需要时再将电解质溶液中的化学能转换为电能释放到电网或者外部负荷。而电池堆内部的最重要组件是正负极腔中的碳电极材料，其材料与结构严重影响电池堆的性能，即在一定过电位和电压效率下的电流密度大小，亦即电池堆的功率密度大小。

在以往的液流电池技术中，单电池或电池堆内部的电极大多采用碳毡或石墨毡材料。而碳毡或石墨毡材料厚度一般为2-8mm之间，这样的正负极电极之间的距离较远，于是电解质溶液中质子的通过路径长，再加上质子交换膜的阻力，总的单电池或电池堆的内部电阻较大，导致内阻极化较大。因此，会降低电压效率。而且其密度只有0.08-1.2g/cm3，相对较低。而且石墨化后石墨毡的纤维呈现交织状结构，比较松软，因此电极与双极板的接触电阻大，比表面积小，电化学反应的过电位相对较高。所以又增加了电池的极化。

为了解决上述问题，在CN103999264B专利中公开了一种具有碳纸的液流电池，该碳纸液流电池相对于碳毡电极类液流电池的性能得到显著提高。但是该碳纸液流电池采用碳纤维材料制成的碳纸作为电极材料，副反应程度较大，液流电池的性能和容量大小不是特别好。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种流场板和铁-铬液流电池

一方面，本发明提供了一种流场板，包括电解质溶液进口、电解质溶液出口、限进流通道、限出流通道、分进流通道、分出流通道；电解质溶液出口与限出流通道连接，电解质溶液进口与限进流通道连接，限出流通道分流出至少两条分出流通道，限进流通道分流出至少两条分进流通道，，分出流通道和分进流通道末端为盲端；分出流通道与分进流通道形成蛇形交叉结构或者平行交叉结构。

另一方面，本发明提供了一种铁-铬液流电池，包括上述的流场板。

进一步地，包括正电极、负电极、隔膜、电流收集端板、电解质溶液，正电极和负电极位于隔膜左右两侧，正电极、负电极、隔膜位于左右两端的电流收集端板之间，电解质溶液位于正电极腔和负电极腔内，正电极和负电极材料至少有一个主要由石墨纤维制成的碳纸材料；流场板设置在电流收集端板上，或者流场板与电流收集端板制成一体结构。